大家这几年都在说光刻机，光刻机对我国半导体国产自主长远看的确重要，也是最难攻克的部分，但目前或许不是国内芯片产能最大的问题。常识是：一条完整的先进芯片产线只有光刻机不行，还得有薄膜沉积、刻蚀、离子注入和量测检测等多种设备。假如没有这些配套设备，即使给你EUV，也一颗芯片都造不出。
前段时间研究了一下半导体制造设备的产业链，发现其复杂程度、涉及的大小供应商超乎想象。温控、射频电源、真空泵、石英件、静电卡盘、光源、流量计、机械臂、阀门、精密控制件，精密光学，很多之前听都没听说过。而这些半导体制造前道设备和量测设备，国产化率情况都还不太理想，缺失了任何一环，都会拖慢整条产线。更要命的是，这些设备很多只有美系厂商能提供。
我们经常挂在嘴边的是“芯片”出口管制，但实际上重点从来都不只是“芯片”，而更多是制造芯片的“设备”，以及“制造芯片设备”的设备。
从2022年10月7号美国出台第一波限制措施起，BIS就开始管制半导体制造设备，史无前例、导致大批中国半导体行业美国籍员工和高管离职的对“美国人”的限制，其着眼点之一也在防止美国人帮助中国造出设备。但总的来说，这时候BIS关注重点是在防止中国fab厂拿到美日韩系的“先进芯片制造设备”。其背后逻辑也颇为简单：中国国内先进芯片产能高度依赖美日韩系的设备，如果不卖给中国fab这些设备，中国就造不出先进芯片。
2023年10月17日的第一次管制规则更新，BIS在ECCN 3B001增加了用来制造“半导体制造设备”的设备，打击目标延伸到中国半导体制造设备的国产研发和制造能力，其逻辑是：BIS发现生产“芯片制造设备”的产业链上游也是美日韩系公司主导。
也就是：中国说，外国半导体制造设备我拿不到，那我自己造这些设备行不行？BIS说，对不起，你自己造这些设备需要的外国零部件和耗材，也不能卖给你。在这次更新中，BIS还修改了“先进光刻设备”（ECCN编码3B001.f.1.b.2.b）的最低成分含量标准（de minimis rule），把它从25%降到0%，这在某种程度上预示着哪怕这些光刻设备是在美国境外制造的（比如ASML在荷兰制造），只要要含有一丁点的美国原产零部件，要卖给中国也得BIS同意。当然，BIS给荷兰和日本留了一点面子，说如果你自己按照美国的标准立法管制了，那我就不管了。这也就是为啥后来荷兰、日本都更新了自己对光刻设备的出口管制法规，也就是著名的美日荷三方密约。
2024年3月29日的第二次管制规则更新，BIS对半导体制造设备供应链设置了更严格的最终用户和最终用途审查义务，并强调说，如果一家设备制造商故意通过重构供应链、设计“规避方案”来规避美国的出口管制，那么可能被认为违反美国法律，引来严重风险。BIS还对“美国人”对美国人参与EUV光罩（ECCN 3B001.j）及相关软件和技术活动进行了限制，这只是补上了2023年规则的一个疏漏，但也显示了BIS在这件事上是有多细。
一是管制了更多半导体制造设备，几乎涵盖了fab厂需要的所有关键设备，包括但不限于某些蚀刻、沉积、光刻、离子注入、退火、计量和检测以及清洗设备。
二是把一大堆国产半导体制造设备供应链上的设备、材料、零部件公司及其子孙公司拉进了实体清单，包括北方华创、芯源微、拓荆科技、中科飞测、至纯科技、凯世通，华海清科、新昇半导体等。这一些企业遍布供应链上沉积，刻蚀，量测，涂胶显影，湿法清洗，CMP，离子注入等所有的环节，还包括对应的光刻胶、控制模块、精密零部件等核心零部件和材料厂商。因为许可政策是推定拒绝，这一些企业以后没法再从Brook、AE、AMSEA、UCT、MKS、VAT等美国公司买零部件和耗材了。
三是增加了针对半导体制造设备零部件的外国直接产品规则。FDP大家都不陌生了，效果是以后国内设备公司从Horila、Shimadzu、Sumitomo等日系公司，德国Zeiss、Pfeiffer，瑞士Inficon，英国Edwards，荷兰Advates等采购半导体制造设备零部件也不行了。据说对应的国产零部件公司目前的自主替代程度也不理想，如果是这样那影响还是很大的。
四是前瞻性地压制其他的光刻技术路线。最近叶甜春有个很好的评论，中国半导体要克服美国限制，不能只从战术上强调“替代”，更要强调“创新”，探寻其他可以弯道超车的技术路线。ASML的光刻机不是唯一解决方案，还存在别的技术方案，虽然很多难点没有攻克，但仍需要我们来关注。例如，佳能在持续性压注纳米压印光刻，国内的苏大维格和天仁微纳也在搞这方面研究。中科院电工研究所等一些单位在研究电子束直写技术，复旦大学联合中芯国际在研究定向自组装。美国政府显然也关注到了，1202新规引入了一个新的ECCN编码3B001.f.5，管制能够生产先进芯片的纳米压印光刻设备（标准是重叠精度overlay accuracy小于 1.5nm）。此外，BIS还在3B993.f.2部分针对不太先进的纳米压印光刻技术进行了新的管制。
四是第一次卡了对提升半导体制造能力十分重要的软件工具。这些软件，有些能用来提高芯片生产的良率，比如这次新管制的”技术计算机辅助设计软件（TCAD）“，能在芯片实际制造之前模拟整个复杂的物理和化学过程，预测这些过程中也许会出现的问题，帮助工程师提前调整制造工艺参数，提高芯片制造的良率。有些软件可以让一些成熟制程设备也能做先进制程（例如多重光刻）。比如新增的对“计算光刻软件”（ECCN 3B993.c）的管制，这类软件借助光学邻近校正、逆光刻和热点校正等技术，可以把DUV 实现的最小特征尺寸减少到小于 40 纳米，并促进多重图案化所需的复杂掩模分解。以前只管制 EUV 的计算光刻设备，但此次扩大到了DUV。
怎么通过卡高端AI芯片限制中国的前沿AI模型训练，BIS的认识经历了一个过程，这期间也伴随GPU和大模型本身技术上的演进。
2022年1007规则，主要是看单卡浮点算力峰值（4800TOPs）和双向传输速率（600GB/秒），两条红线规则，针对英伟达退出的版A800和H800，用“总处理性能”和“性能密度”取代了1007的标准，更加综合全面，基本上把英伟达的版GPU以及数据中心使用的主流GPU一网打尽。后来英伟达又按照这一个新标准设计了H20，继续卖给中国。
但前两次规则都没有对HBM下手。本次新规对HBM的限制，代表了美国政府在芯片出口管制问题上认识的进一步深化，可以说抓住了限制中国算力供应和前沿AI模型训练的关键。
AI 大模型对数据处理与传输要求慢慢的升高， “内存墙” 问题随之凸显。据有关分析，过去20年间处理器的峰值算力增长了近10万倍，但内存和处理器之间的互连带宽却只提升了 30 倍。存储性能越来越无法跟上处理器的节奏，指令和数据写入和读出花费的时间远超处理器运算。就好比一个大漏斗，无论处理器往里面注入的数据量有多大，存储器能输出的数据都是涓涓细水。
HBM的基本功能，就是把这个漏斗的嘴尖撑大，让数据之水能流得更快更多。传统的存储芯片GDDR，是独立封装，在印制电路板上围着处理器转一圈。而HBM则在硅中阶层上把 DRAM裸片像楼层一样垂直堆叠，然后借助一种叫硅通孔（TSV）的技术，形成贯通所有芯片层的柱状通道，就像给每层楼建了专属的高速电梯，能高效地传输信号、指令和电流，大幅度的增加数据吞吐量。而且因为它是和GPU封装在一起，DRAM离GPU更近，所以芯片尺寸更小、功耗更低，是搭配AI加速卡的天然之选。
正因如此，市面上的高端GPU基本都配备了HBM，英伟达最新的H100和AMD的MI300X都配备了目前最先进的HBM3。英伟达2024年将发布的下一代专为AI和HPC专用的高性能显卡Hopper-Next传言会搭载目前SK海力士尚未量产的HBM3E。
缺少HBM是目前制约国产GPU表现的一个主要的因素。目前国内的华为昇腾系列、寒武纪的GPU，单卡性能其实不错，有些甚至优于H20，但在用于大模型训练中，尤其是在多卡串联时，因为HBM不行，缺乏带宽，表现就差强人意。这也是怎么回事美国这次新规枪口对准了HBM。
新规设置了一个新的ECCN编码3A090c来限制HBM，没有像以前一样按照制程是多少纳米来卡，而是采用了“存储密度”和“存储单元面积”
存储单元面积小于 0.0019 μm2、存储密度大于0.288Gb/mm2，这就卡住了制造HBM最核心的堆叠立体封装工艺。其次，按照同样的标准卡HBM芯片的出口。
HBM的制造、封装、测试设备。例如，对HBM很重要的硅通孔 (TSV)，新规增加了ECCN 3B001.c.4，管制用来制造 TSV 的刻蚀设备，这些 TSV通过首先刻蚀高纵横比孔形成的；新规还增加了ECCN 3B001.c.3，这也是一种刻蚀设备，用来从晶圆背面去除硅并“显露”TSV ，好进行后续封装。如果HBM是卖给中国等禁运国家，或没法确认是军用还是民用，或是卖给实体清单上的公司，推定拒绝。如果是卖给中国以外的国家（非D5组禁运国家），且内存带宽密度小于3.3Gb/mm2，明确是民用，直接出口到指定的封装设施，推定许可。如果HBM的内存带宽密度小于3.3Gb/mm2，直接出口到特定的封装设施，并且封装方确认相关交易并将设备返回给芯片设计企业，那就能不用申请许可（许可例外）。前提是直接出口给封装厂（不能是和先进芯片制造设施直接关联的封装厂），不能给分销商；如果在买卖 HBM 的时候，发现实际的产品数量和该有的数量相比，差别超过了 1%，那卖HBM的公司就得在 60 天内告诉BIS。
之所以特别要求直接给封装厂而不能通过分销商，并且有数量核查的报告要求，应该是BIS也看到HBM和定制化的逻辑芯片不同，不是为特定客户定制的，而是一种标准品，能够最终靠分销商销售，而这给了中国芯片企业机会，理论上能够最终靠设立多个马甲分销商规避出口管制。
目前则几乎没法生产，可能今年会有进展，但估计也只能生产HBM2这种低端型号。目前先进HBM的主要供应商是美光、海力士和三星。由于显而易见的原因，美光不向中国供应HBM。海力士产能不够，优先供应给英伟达等大客户，中国也买不到。现在中国市场使用的H20芯片搭载的是三星的HBM，因为英伟达还在认证，还没给订单，而且三星生产的HBM相对低端、性能略逊，还有产能空余可以卖给中国。
因为三星和海力士生产的HBM也用到了美国的技术，根据BIS在2022年1007规则中的高级计算外国直接产品规则，三星和海力士如果要卖给中国受控的HBM，也要向BIS申请许可。新规设定的红线阈值（存储单元面积小于 0.0019 μm2、存储密度大于0.288Gb/mm2）相当于HBM2。这样就从另一方面代表着现在市面上几乎所有可用的HBM，中国芯片公司都很难买到了，正在做HBM的长鑫存储成了国内在此领域唯一的希望。
三、新规是怎么在卡中国公司的同时，给美国半导体公司继续赚中国的钱创造空间的？
过去两年美国国内出现了不少反思芯片出口管制副作用的声音，其中被反复提及的一点是这些限制措施导致美国半导体公司因为失去了中国市场的营收，导致没有钱投入研发，伤害了美国公司的竞争力。应用材料等美国半导体制造设备企业出钱支持CSIS写报告痛陈出口管制的collateral effect。美国一些议员也指责出口管制导致一些美国公司陷入“死亡螺旋”。尽管美国政府没有明确回应这些论点，从新规仍能看出对这些声音的回应。
中国稍微做得好点的半导体制造设备公司，几乎全进了实体清单，而此前普遍被认为很可能上清单的长鑫存储，再次逃过一劫。这里面的原因耐人寻味。
国产半导体制造设备公司是应用材料、泛林、科磊等美国半导体制造同行在中国的竞争对手，也是长鑫存储这些还没上实体清单的芯片厂商的中国供应商，打击这些设备公司某一些程度上也是在帮美国设备公司撑持住在中国的市场占有率。长鑫存储之所以没上清单，一方面原因是其技术水平和美系厂商差距还比较大，另一方面也是不想美国设备公司失去这个大客户。
同样，华虹、华润上华等几家公司被BIS从可验证用户清单（VEU）中踢了出来，但也没有上实体清单，既是因为它们不做先进制程芯片，更是因为还想让美国设备公司能继续卖货赚钱。
HBM是和计算die共同封装在了一个GPU和ASIC里，则不受影响。对此，BIS解释说因为这样的一种情况只需要按照此前的总处理性能和性能密度标准卡GPU就行了。但这个客观上的效果是，中国GPU公司因为拿不到HBM影响自己造国产GPU，英伟达却能够继续把封装了受控HBM的H20卖给中国。保护了英伟达、打击了中国GPU竞争对手，如意算盘啪啪响，也不知道只管单独HBM堆栈这个主意是不是英伟达建议的。新规还明确，不是设计或市场化用于数据中心的芯片，就算是它的技术参数符合受控芯片的标准（总处理性能≥4800或性能密度≥1.6），在一些情况下还是可享受NAC/ACA许可例外，这看起来也是为英伟达量身设计的。
BIS修改了实体清单规则，给一些这次被添加到实体清单或此前已经上了清单的一些实体加了脚注5，对这些实体适用外国直接产品规则。脚注5放进去14家中国公司，这中间还包括此前外媒报道的华为生态圈里的三家（鹏芯微、青岛芯恩、昇维旭）、六家先进半导体制造公司（武汉新芯、福建晋华、中芯北京、中芯南方、中芯北方、ICRD）、三家半导体科研机构（张江实验室、中科院微电子所、上海集成电路装备材料产业创新中心）。
BIS称，这一些企业协助中国生产先进芯片，支持中国的军事现代化。不管是美系还是非美系公司，哪怕相关的产品是在外国制造，但如果：1）需要并入一些设备或零部件，并且知道这些设备和零部件是脚注5的公司生产/采购的；2）脚注5公司参与了这些在外国制造的东西的交易；都需要向BIS申请许可。
电子设计自动化软件（EDA）的新增管制新规增加了ECCN 3D993.a，以管制“生产”和“开发”ECCN 3B993商品的软件。段落3D993.b控制为“开发”或“生产”集成电路使用多重图案化的“电子计算机辅助设计”（“ECAD”）软件。此外，还澄清了对软件密钥（也称为软件许可证密钥）的管制规则，按照与其提供访问权限的相应“软件”或硬件相同的ECCN编码进行分类和管控，或者在硬件的情况下，软件密钥将被分类到软件组中的相应ECCN下。这一澄清适用于电子计算机辅助设计（ECAD）工具的软件密钥。
新规对中芯国际系的许多公司修改了许可政策，体现了对中芯国际高度的忌惮，这也应该成为中芯国际在中国半导体国产自主进程中的勋章。
具体来说，修改了中芯国际集成电路制造（北京）有限公司、中芯南方集成电路制造有限公司和中芯北方集成电路制造（北京）有限公司的许可证审查政策，改成最严格的推定拒绝。修改中芯国际集成电路制造有限公司（目的地为中国）的许可证审查政策，推定拒绝，但对用来生产运往200mm生产设施的200mm晶圆的物品，许可政策是逐案审查。
此外，以中国为目的地的宁波半导体国际公司（NSI）；中芯国际集成电路制造（深圳）有限公司；中芯国际集成电路制造（天津）有限公司；SJ半导体；中芯国际控股有限公司；中芯国际香港国际公司有限公司；中芯国际半导体制造（上海）有限公司，许可证政策也改成推定拒绝，进一步限制这些fab厂在中国的半导体制造“设施”中“开发”或“生产”先进芯片的能力。
拜登政府在看守政府期间，仍不忘给中国半导体和AI产业给予最后一记重击，凸显中美围绕半导体和AI竞争之激烈。毫无疑问，中国半导体国产自主进程将因此面临更大困难，甚至有可能也会连带影响与之紧密关联的AI产业高质量发展。美系厂商必然会全力配合管制规则，已经指望不上，但荷兰、日本、韩国等非美系厂商仍有可以争取的空间，我们与相关国家政府的关系也在改善和提升，这需要继续下去并且有新的进展。同时，国内半导体供应链上的企业要更加争气，早日实现对美系厂商的全面替代，缓解因拿不到美系设备而无法扩产先进芯片产能的窘境。这都需要更加多的决心、智慧与合作，但越是困难的时候，越不能泄气，要更充满信心。
